エリー湖の「強力な毒素」の背後にあるバクテリアの悪役、U-Mの研究により明らかに(Bacterial villain behind Lake Erie’s ‘potent toxin’ unveiled by U-M study)

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2025-04-30 ミシガン大学

ミシガン大学の研究チームは、エリー湖で発生する有害藍藻ブルーム(HABs)の原因となる神経毒「サキシトキシン」を産生するシアノバクテリアを特定した。2007年から存在は確認されていたが、今回のゲノム解析でDolichospermum属の一部株が産生源であることが判明。湖水のショットガンシーケンシングにより、サキシトキシン合成遺伝子の存在とその環境条件との関係が明らかになり、温暖な水域で遺伝子量が増加し、気候変動との関連も示唆された。また、大気中の窒素を利用する特異な能力も関連している。この発見は水質管理や政策立案に重要な手がかりを提供する。

<関連情報>

エリー湖西部の有害藻類ブルームにおけるサキシトキシン産生シアノバクテリアのゲノム同定と特性解析 Genomic Identification and Characterization of Saxitoxin Producing Cyanobacteria in Western Lake Erie Harmful Algal Blooms

Paul A. Den Uyl,E. Anders Kiledal,Reagan M. Errera,Subba Rao Chaganti,Casey M. Godwin,Heather A. Raymond,and Gregory J. Dick
Environmental Science & Technology  Published: April 10, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.est.4c10888

Abstract

エリー湖の「強力な毒素」の背後にあるバクテリアの悪役、U-Mの研究により明らかに(Bacterial villain behind Lake Erie’s ‘potent toxin’ unveiled by U-M study)

Saxitoxins (STXs), a group of closely related neurotoxins, are among the most potent natural toxins known. While genes encoding STX biosynthesis have been observed in Lake Erie, the organism(s) responsible for producing STXs in the Laurentian Great Lakes have not been identified. We identified a full suite of STX biosynthesis genes in a Dolichospermum metagenome-assembled genome (MAG). The content of sxt genes suggest that this organism can produce STX, decarbamoyl and deoxy-decarbamoyl saxitoxins, and other congeners. The absence of sxtX indicates this organism is unable to produce neosaxitoxin, a potent congener. However, a distinct, lower abundance sxt operon from an unidentified organism did contain sxtX, indicating neosaxitoxin biosynthesis potential. Metatranscriptomic data confirmed STX biosynthesis gene expression. We also recovered highly similar Dolichospermum MAGs lacking sxt genes, implying gene loss or horizontal gene transfer. sxtA was detected by quantitative polymerase chain reaction during 47 of 76 sampling dates between 2015 and 2019, demonstrating higher sensitivity than metagenomic approaches. sxtA gene abundance was positively correlated with temperature and particulate nitrogen:phosphorus ratio and negatively correlated with ammonium concentration. All Dolichospermum MAGs had genes required for nitrogen fixation. Collectively, this study provides a foundation for understanding potential new threats to Lake Erie water quality.

1102水質管理
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